化工腐蚀与防护复习资料

化工腐蚀与防护 复习资料第一章 腐蚀一、定义：金属材料在环境中发生反应，未到服役期即失效、破环。

分类：1.按腐蚀机理分：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀、微生物腐蚀2.按腐蚀形貌分：全面腐蚀（又称均匀腐蚀）、局部腐蚀（细分为 电偶腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀开裂、氢损伤、腐蚀疲劳）3.按环境分：干腐蚀（主要为化学腐蚀和高温腐蚀）、湿腐蚀（为电化学腐蚀）4.以腐蚀控制手段分：（1）选材、合金设计（2）缓蚀技术（3）电化学保护（4）表面处理技术二、金属腐蚀速度的表示方法1.失重法： ）（t A m v -⋅∆= 单位：g /(m ²·h ） 清除产物：物理法、化学法、电化学法（试件做阴极）2.增重法： ）（t A m v ⋅∆=+ 第二章 电化学腐蚀的热力学理论一、腐蚀原电池定义：（简单理解）短路的原电池；（复杂说明）金属材料的失效和破坏，不 能对外界做有用功且不可逆的短路原电池组成：阴极、阳极、电解质溶液、外电路必要环节：阴极过程、阳极过程、电荷的传递种类：（1）超微腐蚀电池（2）微观腐蚀电池（3）宏观腐蚀电池二、E-pH平衡图1.竖线：（无e参与，有H+和OH-参与) 2Fe3++3H2o=Fe2O3+6H+2.横线：（有e参与，无H+和OH-参与）Zn→Zn2++2e3.斜线：（有e参与，有H+和OH-参与）Fe2O3+6H++2e=2Fe3++3H2o注：电位是控制金属离子化过程的因素pH是控制金属腐蚀产物稳定性因素三、E-pH平衡图应用Ⅰ：免蚀区（阴极保护区）Ⅱ：腐蚀区Ⅲ：钝化区（阳极保护区）Ⅳ：腐蚀区A点：无氧环境下，析氢腐蚀B点：处腐蚀区①B→B＇向下，阴极保护（外加电流、牺牲阳极）②B→B＇＇向上，阳极保护（外加电流，钝化剂）③B→B＇＇＇向右，（加可以改变pH的缓蚀剂）第三章金属腐蚀动力学原理一、极化类型：1.活化极化；2.浓差极化；3.电阻极化二、产生极化的原因：1.阳极极化：活化极化、浓差极化、电阻极化2.阴极极化三、化学反应基本步骤：1.液相传质步骤；2.电荷传递步骤；3.生成新相步四、阳极去极化原因：1.钝化膜被破坏；2.M n+加速离开界面；3.搅拌作用五、阴极去极化作用：1.阴极积累的e会得到释放；2.使用去极化剂六、腐蚀极化图及其应用1.极化率（1）定义：P=ΔΦ/I≈R 阻力P ↑→corr阻力↑→V corr↓P↓→V corr ↑（2）Vcorr控制因素：当R=0时，①P c(阴）＞＞P a（阳），I corr取决于P c，阴极控制，Φ接近Φ0，a②P a＞＞P c，I corr取决于P a，阳极控制，Φ接近Φ0，c③P a≈P c，I corr同时取决于P a，P c，混合控制，Φ位于中间R很大时，④腐蚀电流受R控制，称为电阻控制第四章析氢腐蚀和耗氧腐蚀一、析氢腐蚀：1.定义:H+在阴极发生还原过程中生成H2而对金属造成的破坏和腐蚀2.发生的必要条件：H的电极电位高于金属的电极电位ΦM，e＜ΦH3.析氢反应步骤：①水化氢离子H+·H2O向阳极表面移动②H+·H2O在电极表面还原，同时脱掉H2O分子生成H原子并吸附在阳极③H少部分进入金属内部，大部分生成H2④H2分子聚集成H2逸出4.减少析氢腐蚀途径：①减少或消除金属中析氢过电位小的阴极性杂质，加入析氢过电位大的合金成分（镉、镍等）②加入缓蚀剂，大大提高析氢过电位③降低溶液中活性阴离子的成分二、耗氧腐蚀：1.发生的必要条件：ΦO2＞ΦM2.影响因素：（1）浓度（2）温度：①；②在T＜80℃时，T ↑，i ↑；T＜80℃时，T ↑，i ↓（3）盐浓度：盐浓度低于30％，盐浓度↑，V corr ↑高于30％，盐浓度↑，V corr ↓第五章金属钝化一、定义：在一定条件下，使某些金属或合金失去了原来的化学活性从而变成惰性，其耐蚀性能提升的现象。

二、钝化的方法：①在介质中加入钝化剂，是金属自行进入钝态（化学钝化）②利用外加电流使阳极极化，从而进入钝态（电化学钝化）三、极化曲线阶段含义及点的含义AB：属于活化极化控制的活化区BC：金属表面不稳定，出现溶解及钝化现象V钝化＞V溶解，B点对应的值为？电位，导致金属发生变化CD：电位达到C点处，说明该金属已达到完全的钝化状态，因此该区的电流密度不随电位的变化而改变，该区为钝化区DE：此段一些物质溶解氧化当电位超过Φt，D过钝化后，电流开始增加，此区域属于过钝化区四、Flade电位：ΦF越正，表明金属失去钝态的倾向越大；ΦF越负，金属越易保持钝态五、实现自钝化的条件：①Φoc＞ΦP②在ΦPP下i c＞i PP六、钝化理论七、阴极保护1.原理：将被保护的金属设备作为阴极通过外加阴极电流使阴极极化到一定电位，从而金属得到保护2.保护方法：①外加电流法：将被保护的金属设备与直流电源的负极相连，利用外加阴极电流进行阴极极化②牺牲阳极法：使被保护的金属设备连接到一种电位更负的金属或合金，作为牺牲阳极，靠其不断溶解所产生电流对被保护的金属进行阴极极化③方法比较：最后有简答题第六章局部腐蚀一、选择性腐蚀1.定义：合金在某些介质中，一种或几种元素部分溶出，而剩余部分呈现网状或蜂窝状结构的腐蚀形态2.黄铜脱锌机理：①黄铜中的铜和锌同时氧化溶解，二价铜离子沉积在腐蚀部位上，并形成紫铜层阳：Zn-2e→Zn2+ Cu-2e→Cu2+阴：O2+4e+2H2O→4OH-当溶液中有Cl-，则Cu2++2Cl-→CuCl2②黄铜中的锌直接溶解，而铜不溶解二、磨损腐蚀定义：由于腐蚀性流体和金属表面之间的相对运动，引起金属的加速腐蚀破坏三、高温腐蚀1.定义：在高温下，金属材料与周围环境介质直接发生化学腐蚀而引起材料破坏，该腐蚀以界面的化学反应为特征2.类型：①高温气体腐蚀：在高温干燥的环境中，气体分子与金属进行化学反应从而进行腐蚀②高温液态腐蚀：a.高温液态金属腐蚀（热腐蚀）b.溶盐腐蚀c.高温固态介质腐蚀，金属在腐蚀性固态颗粒的冲刷下发生的腐蚀四、晶间腐蚀定义：绝大多数金属材料是由多晶体组成。

晶间腐蚀就是金属材料在适宜的腐蚀介质中沿晶界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。

五、缝隙腐蚀1.定义：金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝内金属加速腐蚀，这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。

2.机理：以碳钢为例，介质流进缝隙内时，缝隙内外溶液中的溶解氧浓度是一致的，然而随着腐蚀的进行，腐蚀产物在缝隙口堆积，缝隙内的氧消耗后难以得到补充，这时缝隙内外构成了氧浓差电池，缝隙内是阳极，电极反应Fe→Fe2++2e；缝隙外是阴极，电极反应O2+4e+2H2O→4OH-。

缝隙外的铁受到一定保护，而二次产物在缝隙口形成并逐步发展为闭塞电池。

六、电偶腐蚀1.定义：当两种具有不同电位的金属相互接触（或通过电子导体连接），并浸入电解质溶液时，电位较负的金属腐蚀速度变大，而电位较正的金属，其腐蚀速度减缓，这种现象称为电偶腐蚀，亦称异金属接触腐蚀。

七、点蚀定义：破坏主要集中在某些活性点上并向金属内部发展通常腐蚀深度大于孔径八、金属氧化膜结构1.分类：离子导体型氧化膜（如CaO）半导体型离子氧化膜（如Al2O3）间隙化合物型氧化膜（如碳化钨）2.膜的保护性：①判定氧化膜的完整性，必要氧化膜面积②氧化膜具有致密性③氧化膜与金属的附着性好④氧化膜与金属机体的膨胀系数接近⑤氧化膜的组织结构与金属的组织结构相适应⑥氧化膜的内应力要小九、脱碳定义：金属在高温氧化过程中，生成氧化膜层的同时，在与氧化膜临近的钢中发生渗碳体减小的现象。

第七章氧腐蚀和酸腐蚀一、氧腐蚀1.原理：（1）由于在金属表面存在电化学不均匀性，因此会形成腐蚀微电池此时，阳：Fe→Fe2++2e 阴：O2+4e+2H2O→4OH-Fe2+和OH-在水中发生次生反应，生成次生产物Fe2++2OH-→Fe(OH)2Fe(OH)2 +2H2O+O2→Fe(OH)3 Fe(OH)2 +Fe(OH)3→Fe3O4+H2O（2）腐蚀产物覆盖蚀坑口，构成腐蚀电池，形成闭塞区，此时氧很难进入蚀坑内（3）蚀坑口内的Fe2+水解产生的H+,使得pH值下降，相当于钢铁处于活化溶解状态，该过程加速了铁的溶解，使蚀坑继续扩展，此时O2在坑旁被还原，此时蚀坑成为阴阳保护区2.影响因素：①溶解氧的浓度（浓度↑V corr↑）②corr介质的pH值（pH↓V corr↑)③水温a.敞开体系T＜80℃时，金属的V corr随T升高而增大T＜80℃时，V corr随T的升高而降低b.密闭体系T↑V corr↑④corr介质中其他离子的影响（Cl-、SO42-）3.防腐：热力除氧法、化学除氧法（热力除氧为主，化学除氧为辅）二、酸腐蚀1.简答：为什么含CO2的水溶液对钢铁的侵蚀性比同等pH值我完全电离的强酸溶液更强？钢铁在无溶解氧的酸性溶液中corr过程受阴极控制①外界CO2与水结合生成H2CO3（溶液中），H2CO3解离出H+和HCO3-，H+吸附在金属表面变成吸附态H+，H+结合e生成原子态的H②CO2（溶液中）吸附在金属表面→吸附态CO2，与水结合→吸附态的H2CO3H2CO3+e→HCO3-+H+ H++e→H（原子态）H2CO3为弱酸，水溶液中存在着弱酸的电离平衡，因析H腐蚀消耗的H+由H2CO3的持续电离供给，使阴极过程不断进行，同时水中的游离CO2可吸附在金属表面直接还原而加速阴极过程2简述：同时有溶解氧与游离CO2的腐蚀氧的电极电位较正，容易形成腐蚀电池的阴与极，CO2使水呈酸性，破坏保护膜，使金属表面呈活化态，为氢腐蚀造成有利条件，随CO2与O2浓度升高V corr加快第八章化工生产中的腐蚀与防护一、无机化工行业：①无机酸的生产：硫酸、硝酸、盐酸、磷酸②碱的生产：NaOH③盐的生产二、硫酸生产行业中的腐蚀与防护1.腐蚀：阳：Fe→Fe2++2e 阴：H++2e→H22.保护措施：①沸腾炉中：先在钢壳上涂一层防腐蚀的石墨粉或水玻璃，内衬耐火砖②塔内设备：（T＞100℃）需要采用耐酸砖板作衬里；（T＜100℃）采用碳钢作塔体，内部用耐酸砖板作衬里，当酸浓度较低（10%～50%且T＜100℃）时用玻璃纤维增强塑料制造③冷却器：a.用氟塑料作塔体b.是用不锈钢材料＋阳极保护制造塔体④储槽及容器：当酸浓度＞70%，T＞90℃时采用耐酸砖板作衬里；当酸浓度＜70%，50℃＜T＜90℃采用聚丙烯作容器或衬里；当酸浓度降至10%～50%，50℃＜T＜90℃，用玻璃纤维增强塑料，T＜50℃用聚氯乙烯作衬里⑤H2SO4输送管道：与储槽容器一样的材料，若浓度波动较大，用聚四氟乙烯、制造，适用于180℃以下任何浓度的酸输送第九章缓蚀剂一、定义：以适当的浓度和形式存在于环境介质中时，可以防止或减缓材料腐蚀的化学物质或复合物，又称腐蚀抑制剂。